【技术实现步骤摘要】
本披露属于图像传感器，尤其涉及一种像素单元、时序控制方法、图像传感器、及电子设备。
技术介绍
1、图像传感器已经被广泛地应用在数码相机、移动手机、医疗、汽车、无人机和机器识别等领域，特别是制造互补型金属氧化物半导体(complementary metal oxidesemiconductor，cmos)图像传感器技术的快速发展，使人们对图像传感器的输出图像品质有了更高的要求。
2、图像传感器按照曝光方式不同，分为两类：滚动曝光的图像传感器和全局曝光的图像传感器。现有市场上消费电子类、物联网领域上的基本上使用的全都是滚动曝光方式的图像传感器，滚动曝光方式的图像传感器，在技术设计上较为成熟，易于实现，图像噪声较低，较适合采集静止图像或运动较慢的图像，相对运动速度较快的图像采集会出现图像拖影模糊、图像畸变的问题。现有市场上，汽车电子及交通监控领域偏向于使用全局曝光工作方式的图像传感器，全局曝光工作方式的图像传感器更适合采集运动的图像，相对运动较快的图像采集也不会出现图像拖影模糊、图像畸变的问题。
3、但是，全局曝光的图像传感器普遍存在感光动态范围不高的问题。
技术实现思路
1、为了克服现有技术中的上述缺陷，本披露提供了一种像素单元时序控制方法、图像传感器及电子设备，以解决现有技术中全局曝光工作方式的图像传感器不能满足感光动态范围的问题。
2、在本披露实施方式的第一方面中，提供了一种像素单元，包括：光电转换部、第一复位部、电荷传输存储电路和信号输出电路，
3、在本披露的一个实施例中，电荷传输存储电路包括电荷传输部和电荷存储部，电荷传输部的第一端与光电转换部和第一复位部连接，电荷传输部的第二端与电荷存储部连接，电荷传输部的第三端与浮动扩散区连接；电荷传输部，用于根据传输控制信号将与第一曝光阶段和第二曝光阶段一一对应的曝光信号异步地从光电转换部传输至电荷存储部，或者异步地将曝光信号从电荷存储部传输至浮动扩散区；电荷存储部，用于在电荷传输部处于断开时，同步地存储曝光信号。
4、在本披露的另一个实施例中，电荷传输部包括第一传输晶体管，第二传输晶体管和第三传输晶体管，电荷存储部包括第一存储电容和第二存储电容，传输控制信号包括第一传输控制信号、第二传输控制信号和第三传输控制信号，第一传输控制信号用于控制第一传输晶体管的工作状态，第二传输控制信号用于控制第二传输晶体管的工作状态，第三传输控制信号用于控制第三传输晶体管的工作状态；第一传输晶体管的第一端与第一复位部和光电转换部连接，第一传输晶体管的第二端与第二传输晶体管的第一端和第二存储电容的第一端连接，第一传输晶体管的第三端被配置为接收第一传输控制信号；第二传输晶体管的第二端与第三传输晶体管的第一端和第一存储电容的第一端连接，第二传输晶体管的第三端被配置为接收第二传输控制信号；第三传输晶体管的第二端与浮动扩散区连接，第三传输晶体管的第三端被配置为接收第三传输控制信号；第一存储电容的第二端和第二存储电容的第二端均接地。
5、在本披露的再一个实施例中，在第一曝光阶段内，第一传输晶体管和第二传输晶体管处于导通，第三传输晶体管处于断开时，第一存储电容用于从光电转换部接收在第一曝光阶段采集的第一曝光信号，并在光电转换部完成第二次曝光之后，根据全局控制信号对第一曝光信号进行存储；在第一曝光阶段内，第一传输晶体管导通，第二传输晶体管和第三传输晶体管处于断开时，第二存储电容用于从光电转换部接收在第二曝光阶段采集的第二曝光信号；并在第一存储电容对第一曝光信号进行存储的同时，对第二曝光信号进行存储。
6、在本披露的再一个实施例中，第一复位部为全局复位晶体管，光电转换部为光电二极管，全局复位晶体管的第一端与电源模块连接，全局复位晶体管的第二端与光电二极管的负极连接，全局复位晶体管的第三端被配置为接收全局控制信号，全局控制信号用于控制全局复位晶体管的导通或断开，在全局复位晶体管处于导通时，对光电二极管进行复位，以及对电荷传输存储电路和信号输出电路的工作进行同步控制。
7、在本披露的再一个实施例中，在全局复位晶体管处于断开时，光电二极管用于根据全局复位晶体管处于断开的持续时间长度，接收光信号并将该光信号转换成第一曝光信号或第二曝光信号。
8、在本披露的再一个实施例中，电荷传输存储电路包括第一传输晶体管，第二传输晶体管、第三传输晶体管、第一存储电容和第二存储电容，包括：在光电二极管完成第二曝光阶段的工作之后，全局复位晶体管处于导通，且第一传输晶体管，第二传输晶体管和第三传输晶体管均处于断开时，第一存储电容用于存储接收到的第一曝光信号，第二存储电容用于同步地存储接收到的第二曝光信号。
9、在本披露的再一个实施例中，信号输出电路包括复位晶体管，复位晶体管的第一端与电源模块连接，复位晶体管的第二端与浮动扩散区连接，复位晶体管的第三端被配置为接收复位控制信号，复位晶体管用于在处于导通时，对浮动扩散区进行复位。
10、在本披露的再一个实施例中，信号输出电路还包括源跟随晶体管和像素选择晶体管，源跟随晶体管的第一端与电源模块连接，源跟随晶体管的第二端与像素选择晶体管的第一端连接，源跟随晶体管的第三端与浮动扩散区连接，源跟随晶体管的第三端用于从浮动扩散区读取的曝光信号；像素选择晶体管的第二端用于输出曝光信号；像素选择晶体管的第三端用于接收选择控制信号，选择控制信号用于控制像素选择晶体管的工作状态；在像素选择晶体管处于导通，且第三传输晶体管处于导通时，浮动扩散区用于从第一存储电容读取第一曝光阶段采集的第一曝光信号；在像素选择晶体管处于导通，且第三传输晶体管和第二传输晶体管同时处于导通时，浮动扩散区用于从第二存储电容读取第二曝光阶段的第二曝光信号。
11、在本披露的再一个实施例中，第一曝光阶段的曝光时间长度大于第二曝光阶段的曝光时间长度，第一曝光阶段用于采集暗光图像信息，所述第二曝光阶段用于采集较强光图像信息。
12、在本披露实施方式的第二方面中，提供了一种像素单元的时序控制方法，该方法应用于如第一方面描述的像素单元，电荷传输存储部包括第一传输晶体管，第二传输晶体管和第三传输晶体管，第一存储电容和第二存储电容，以及信号输出电路包括第二复位部和辅助电路，该方法包括：在第一复位部接收到的全局控制信号从高电平转换为低电平，且持续低电位的第一时间周期时，第一复位部断开，光电转换部进行第一次曝光操作，第二传输晶体管接收到的第二传输本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种像素单元，包括：光电转换部、第一复位部、电荷传输存储电路和信号输出电路，
2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述电荷传输存储电路包括电荷传输部和电荷存储部，所述电荷传输部的第一端与所述光电转换部和所述第一复位部连接，所述电荷传输部的第二端与所述电荷存储部连接，所述电荷传输部的第三端与所述浮动扩散区连接；
3.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述电荷传输部包括第一传输晶体管，第二传输晶体管和第三传输晶体管，所述电荷存储部包括第一存储电容和第二存储电容，所述传输控制信号包括第一传输控制信号、第二传输控制信号和第三传输控制信号，所述第一传输控制信号用于控制所述第一传输晶体管的工作状态，所述第二传输控制信号用于控制所述第二传输晶体管的工作状态，所述第三传输控制信号用于控制所述第三传输晶体管的工作状态；
4.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，在所述第一曝光阶段内，所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管处于导通，所述第三传输晶体管处于断开时，所述第一存储电容用于从所述光电转换部接收在第一曝光阶段采集的第一曝光信号，并在
5.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述第一复位部为全局复位晶体管，所述光电转换部为光电二极管，所述全局复位晶体管的第一端与电源模块连接，所述全局复位晶体管的第二端与所述光电二极管的负极连接，所述全局复位晶体管的第三端被配置为接收全局控制信号，所述全局控制信号用于控制所述全局复位晶体管的导通或断开，在所述全局复位晶体管处于导通时，对所述光电二极管进行复位，以及对所述电荷传输存储电路和所述信号输出电路的工作进行同步控制。
6.根据权利要求5所述的像素单元，其特征在于，在所述全局复位晶体管处于断开时，所述光电二极管用于根据所述全局复位晶体管处于断开的持续时间长度，接收光信号并将该光信号转换成第一曝光信号或第二曝光信号。
7.根据权利要求5所述的像素单元，其特征在于，所述电荷传输存储电路包括第一传输晶体管，第二传输晶体管、第三传输晶体管、第一存储电容和第二存储电容，包括：
8.根据权利要求7所述的像素单元，其特征在于，所述信号输出电路包括复位晶体管，所述复位晶体管的第一端与电源模块连接，所述复位晶体管的第二端与所述浮动扩散区连接，所述复位晶体管的第三端被配置为接收复位控制信号，所述复位晶体管用于在处于导通时，对所述浮动扩散区复位。
9.根据权利要求7所述的像素单元，其特征在于，所述信号输出电路还包括源跟随晶体管和像素选择晶体管，所述源跟随晶体管的第一端与电源模块连接，所述源跟随晶体管的第二端与所述像素选择晶体管的第一端连接，所述源跟随晶体管的第三端与所述浮动扩散区连接，所述源跟随晶体管的第三端用于从所述浮动扩散区读取的曝光信号；所述像素选择晶体管的第二端用于输出所述曝光信号；所述像素选择晶体管的第三端用于接收选择控制信号，所述选择控制信号用于控制所述像素选择晶体管的工作状态；在所述像素选择晶体管处于导通，且所述第三传输晶体管处于导通时，所述浮动扩散区用于从所述第一存储电容读取所述第一曝光阶段采集的第一曝光信号；在所述像素选择晶体管处于导通，且所述第三传输晶体管和所述第二传输晶体管处于导通时，所述浮动扩散区用于从所述第二存储电容读取所述第二曝光阶段的第二曝光信号。
10.根据权利要求1-9任一项所述的像素单元，其特征在于，所述第一曝光阶段的曝光时间长度大于所述第二曝光阶段的曝光时间长度，所述第一曝光阶段用于采集暗光图像信息，所述第二曝光阶段用于采集较强光图像信息。
11.一种像素单元的时序控制方法，该方法应用于如权利要求1-9任一项所述的像素单元，其特征在于，所述电荷传输存储部包括第一传输晶体管，第二传输晶体管和第三传输晶体管，第一存储电容和第二存储电容，以及所述信号输出电路包括第二复位部和辅助电路，该方法包括：
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，在完成第二次曝光操作之后，该方法还包括：
13.一种图像传感器，其特征在于，包括：由如权利要求1-10中任一项所述的像素单元呈阵列设置的像素阵列。
14.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求13所述的图像传感器。
...【技术特征摘要】
1.一种像素单元，包括：光电转换部、第一复位部、电荷传输存储电路和信号输出电路，
2.根据权利要求1所述的像素单元，其特征在于，所述电荷传输存储电路包括电荷传输部和电荷存储部，所述电荷传输部的第一端与所述光电转换部和所述第一复位部连接，所述电荷传输部的第二端与所述电荷存储部连接，所述电荷传输部的第三端与所述浮动扩散区连接；
3.根据权利要求2所述的像素单元，其特征在于，所述电荷传输部包括第一传输晶体管，第二传输晶体管和第三传输晶体管，所述电荷存储部包括第一存储电容和第二存储电容，所述传输控制信号包括第一传输控制信号、第二传输控制信号和第三传输控制信号，所述第一传输控制信号用于控制所述第一传输晶体管的工作状态，所述第二传输控制信号用于控制所述第二传输晶体管的工作状态，所述第三传输控制信号用于控制所述第三传输晶体管的工作状态；
4.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，在所述第一曝光阶段内，所述第一传输晶体管和所述第二传输晶体管处于导通，所述第三传输晶体管处于断开时，所述第一存储电容用于从所述光电转换部接收在第一曝光阶段采集的第一曝光信号，并在所述光电转换部完成第二次曝光之后，根据所述全局控制信号对所述第一曝光信号进行存储；
5.根据权利要求3所述的像素单元，其特征在于，所述第一复位部为全局复位晶体管，所述光电转换部为光电二极管，所述全局复位晶体管的第一端与电源模块连接，所述全局复位晶体管的第二端与所述光电二极管的负极连接，所述全局复位晶体管的第三端被配置为接收全局控制信号，所述全局控制信号用于控制所述全局复位晶体管的导通或断开，在所述全局复位晶体管处于导通时，对所述光电二极管进行复位，以及对所述电荷传输存储电路和所述信号输出电路的工作进行同步控制。
6.根据权利要求5所述的像素单元，其特征在于，在所述全局复位晶体管处于断开时，所述光电二极管用于根据所述全局复位晶体管处于断开的持续时间长度，接收光信号并将该光信号转换成第一曝光信号或第二曝光信号。
7.根据权利要求5所述的像素单元，其特征在于，所述电荷传输存储电路包括第一传输晶体管，第二传输晶体管、第三传输...
【专利技术属性】
技术研发人员：郭同辉，
申请(专利权)人：脉冲视觉北京科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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